CN107548326A - 用于生产浇铸型芯的芯盒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由通过热量引入加固的成形材料生产浇铸型芯的芯盒(1)，其包括至少两个一起构成待生产浇铸型芯形状的芯盒件(2，3)和用于加热芯盒件(2，3)的加热装置，其中该加热装置具有至少一个与芯盒件(2，3)热接触并连接到油供应的油道(27，30)，该油供应向油道中供应调温后的油来加热芯盒件(2，3)。为了能够以较小的成本和最大的构形自由度生产这种可用油加热的芯盒，本发明建议，至少一个芯盒件(2，3)分为构成待生产浇铸型芯形状的靠模样板(4，16)和与该靠模样板(4，16)连接的加热板(8，23)，该加热板平面地在该靠模样板(4，16)上延伸并且在该加热板中设置有油道(27，30)。

Description

用于生产浇铸型芯的芯盒

技术领域

本发明涉及一种用于由通过热量引入加固的成形材料生产浇铸型芯的芯盒，其包括至少两个一起构成待生产的浇铸型芯形状的芯盒件和用于加热芯盒件的加热装置，其中该加热装置具有至少一个与芯盒件中的至少一个热接触并连接到油供应的油道，该油供应向油道中供应调温后的油来加热芯盒件。

这里所述类型的芯盒用在型芯射压机中，利用该射压机能够生产用于生产浇铸件的浇铸型芯。这里，芯盒通过其芯盒件构成成形空腔，其边界表面构成了待生产的浇铸型芯的轮廓。在压力下将相应的成形材料射入芯盒的成形空腔，由此产生了紧致的型芯。

尤其适用于根据本发明的芯盒加工的成形材料由成形砂和无机粘合剂以及选择性的添加剂组成。

背景技术

在比如在DE19632293A1中所描述的应用了所谓无机热盒型芯粘合剂体系的浇铸型芯的生产中，型芯在芯盒成形空腔中通过脱水加固。为此，在芯盒中向成形材料中引入热量，并将逸出的湿气通过成形于芯盒件中的，通常是缝隙状的开口，专业用语中也叫“缝隙式喷嘴”，抽出。

通过用热空气吹扫在成形空腔中射压成形的成形材料能够加速该过程，热空气通过吹入开口吹入芯盒的成形空腔中并且通过缝隙式开口排出。

在应用在实际生产中的型芯射压机中，热量引入通过通常由足够耐磨以及导热性良好的工具钢，比如材料号1.2343的钢，生产的芯盒件进行。为了热量引入在芯盒件中引入钻孔，通过该钻孔能够引入足够热的油。

像这样在各个芯盒件中分别钻出直线延伸的油道不仅在技术上成本较高，并且由于油道的各个区段必需直线延伸这一情况使得在各个相应的芯盒件中所必需的排气缝隙的构形和排布的可能性受到限制。

发明内容

在此背景下就出现了提供能够用油加热的芯盒的目的，该芯盒能够以较低的成本生产并允许构形的最大自由度。

为了解决该目的，本发明建议具有在权利要求1中示出的特征的芯盒。

本发明有利的设计方案在从属权利要求中给出并随后详细说明整体发明思想。

与开头所述的现有技术一致，根据本发明的用于通过由成形砂和粘合剂以及选择性添加剂混合而成的成形材料生产浇铸型芯的芯盒也包括至少两个一起构成待生产浇铸型芯形状的芯盒件和用于加热芯盒件的加热装置。这里，该加热装置具有至少一个与芯盒件中的至少一个热接触并连接到油供应的油道，该油供应向油道中供应调温后的油来加热芯盒件。

根据本发明，现将芯盒件中的至少一个分为构成待生产浇铸型芯形状的靠模样板和一个其中设置有油道的加热板，该加热板平面地在该靠模样板上延伸并且该加热板与该靠模样板连接。

通过根据本发明将芯盒件分成靠模样板和加热板实现了将靠模样板和加热板分别根据其使用目的最优化地排布以及构建。与传统使用油加热的，将热油通过成形于各个芯盒件中的油孔引入的芯盒相比，在根据本发明的芯盒上实现了不受限制的构形自由度，尤其是在靠模样板中缝隙式喷嘴的位置方面。由此在根据本发明的芯盒中毫无问题地实现了，将任意数量的缝隙式喷嘴如此定位，使得保证了湿气从浇铸型芯中迅速排出以及由此带来的加速的硬化过程。此外能够将靠模件轻松拆下以进行磨损修复，进行比如通过切削加工或者焊接的修复然后重新安装。这里不存在出现输油管线的损坏或者在焊接时残余的油燃烧的危险。

本发明由此利用简单的方法实现了利用符合实际生产的油加热来调节芯盒的温度。与其它替代性的加热装置不同，比如电加热，这里基于加热油对根据本发明的芯盒的成形板的加热的特征在于，通过较低的中断风险以及较长的使用寿命实现的较高的过程安全性。同时，通过将靠模样板和加热板分离也使得根据本发明的芯盒能够简单地进行清洁。对此尤其合适的是超声波水浴，这比如在电加热装置中由于进水的危险就不能使用。

原则上将设置在加热板中的油道以单独预制的管线的形式嵌入到合适的载体材料中也是可行的。这样加热板首先作为靠模件上的油道的保持件和保护件。当然在这种设计方案中最优地如此设置油道，使得油道和靠模样板之间直接热接触。

将油道成形于由易于加工的，但同时足够耐高温的金属制成的加热板中同样是可行的。这里可以使用所有允许将管线和空腔成形于材料板中的现代化方法。为此能够使用比如合适的三维打印方法或者类似的允许在打印过程结束后紧凑的板体中准确转印出复杂的管线走向的方法。

在根据本发明的芯盒中，靠模样板自然由高导热性的材料制成，尤其是适合于此目的并且可靠的上述已经提及的类型的钢。当加热板同样由导热性良好的材料制成时，就能够出现高效的热传递和热量在靠模样板上的分配。因为加热板既不会受到很高的机械负荷，也不会受到极端的或者变化的热负荷，对此价格便宜的材料就已足够，如低合金钢或者轻金属材料，如铝材。此外，尤其是轻金属材料的使用对于根据本发明的芯盒的重量是有有利影响的。

如果需在加热板的材料中成形油道并且需要使用传统成形，尤其是切削加工方法来成形，那么将油道以通道的形式成形于加热板的与所属的靠模样板平行延伸的面中从生产技术角度来看是有利的。以沟槽的形式形成于相关板面上的油道在加热板拆下后是开放可触及的，因此其不仅能够以简单的方式成形于加热板的材料中，同样也能简单地清洁。

如果油道成形于加热板朝向靠模样板的面中，那么靠模样板在安装完成后的芯盒中在油道的开放面覆盖该油道。这里在对加热板和靠模样板之间的接合结构进行合适密封的情况下热油与该靠模样板之间能够直接热接触。

在加热板与靠模样板之间设置独立的密封板从而以简单的方式保证可靠的密封也是可行的。当油道成形于加热板远离靠模样板的面上时，使用这种密封板是十分适宜的。

在加热板和靠模样板之间设置了密封板的情况下，由导热性良好的材料制造该密封板是有利的。

这里能够通过由具有至少40W/(m*K)的导热系数λ的材料制成的靠模样板、加热板或者密封板保证从加热板至靠模样板良好的热传递，其中至少同时以及分别与热油和靠模样板直接接触的板理所当然地由这种导热性良好的材料制成。所有的铁基以及轻金属基的合金都具有对于本发明的目的而言足够的导热性。

基于其特殊的构形特征和由此达到的优势，根据本发明的芯盒主要适用于需要热空气吹扫的型芯生产方法。因此根据本发明的芯盒尤其适用于使用无机粘合体系的型芯生产方法。

附图说明

接下来借助于示出了实施例的图示来进一步说明本发明。图中分别示出了：

图1示出了芯盒的纵向截面图；

图2示出了根据图1的芯盒靠模样板的俯视图；

图3示出了根据图1的芯盒的加热板的俯视图；

图4示出了根据图1的芯盒的芯盒件的侧视图。

具体实施方式

芯盒1包括上芯盒件2和下芯盒件3。

上芯盒件2由靠模样板4，位于该靠模样板4上的密封板7，位于密封板7上的加热板8和支承在其上的加料板9组成，其中在该靠模样板4朝向下芯盒件3的面上承载有塑造轮廓的成形元件5，6。

加料板9通过连接元件以本身已知的方式利用栓销连接10，11与靠模样板4连接在一起并且在此如此校准，使得加料板9的加料漏斗12恰好放置在所属的加料开口13中，该加料开口在垂直方向上相互对准成形于靠模样板4，密封板7和加热板8之中。

为了保证能够位置正确地连接至下芯盒件3上，在靠模样板4的边缘区域中固定有朝向下芯盒件3方向的栓销14，其在上芯盒件2下降时卡入相应成形的孔中，这些孔成形于下芯盒件3朝向上芯盒件2的上表面的边缘区域中。

下芯盒件3包括下部件框架15，其在其朝向上芯盒件2的面上承载有下芯盒件3的靠模样板16。该靠模样板16在其朝向上芯盒件2的自由面上承载有塑造轮廓的成形元件17，18。

在芯盒1关闭时，也就是说在上芯盒件2位于下芯盒件3上面的阶段中，靠模样板4，16形成成形空腔，在该空腔中能够同时射压出多个型芯，例如用于内燃机气缸盖的进气道，排气道，水套，封盖和油室的型芯。型芯的形状在这里由成形元件5，6，17，18决定，出于直观性的原因，图2中只在上芯盒件2的靠模样板4上示出了其中的两个成形元件5，6。设置在靠模样板4，16上的安装开口19允许固定非常不同的形成元件，由此能够利用该芯盒1制造不同的浇铸型芯件。

在上芯盒件2和下芯盒件3中分别设置有传统成形的缝隙式喷嘴20，21，其在上芯盒件2中，由其上表面延伸至靠模样板4朝向下芯盒件3的面上，并且在下芯盒件3中，由其下表面延伸至靠模样板16朝向上芯盒件2的面上。通过这种方式，当芯盒1关闭时，在由靠模样板4，16构成的成形空腔中存在或者形成的气体能够通过该缝隙式喷嘴泄出。

靠模样板16通过密封板22位于下芯盒件3的加热板23上。由靠模样板16，密封板22和加热板23组成的板垛位于下部件框架15的容纳槽中。

在此下面设置有顶出板24，其承载有朝向靠模样板16的顶出件25。顶出件25贯穿成形于下靠模样板16中的贯穿孔。在成形于芯盒1中的浇铸型芯硬化之后，芯盒1打开时，将顶出板24朝向靠模样板16方向抬起，由此顶出件25使成品浇铸型芯与成形元件17，18脱离。然后能够将成品浇铸型芯自由从芯盒1中取出。

靠模样板4，16与其承载的成形元件5，6，17，18分别由高质量，耐磨损和高温的工具钢制成，而加热板8，23分别由铝材制成。其替代性地也能够由传统的，未合金的结构钢构成，比如材料号1.0050的钢。

在图3所示的上芯盒件2的加热板8朝向靠模样板4的面26中铣削出向该面开放的通道形式的油道27。这里，该油道27以大量曲折的形式在面26上如此延伸，使得一方面靠模样板4所有在型芯铸造过程中受温度极大影响的区域都能够被覆盖，另一方面缝隙式喷嘴20、21所贯穿的区域也能够被绕开。流入口28和流出口29与此处未示出的油供应相连，其将加热到所需温度的油循环输送通过油道27。

在加热板23中以相应的方式形成油道30。

密封板7，22同样由高导热性材料构成，如铝材或者合适的钢，由此由流通经过油道27，30的，加热后的油带来的热量几乎毫无损失地传递到各相应的靠模样板4，16上。

为了在芯盒1中生产已经提及的型芯，将24kg石英砂和2.2％的无机粘合剂以及0.9％的用于改善流动特性而添加的粉末添加剂在混合器中混合。为此，首先用砂和粉末添加剂打底，然后在混合器运行时添加液态的粘合剂组分。

在约30s的混合时间后将这样得到的成形材料混和物转移至传统构造但配备有芯盒1的射芯机的储料仓中。

将靠模样板4，16和其所承载的成形元件5，6，17，18通过加热板8，23加热至130℃。然后将成形材料混和物利用5bar的压缩空气射入关闭的芯盒1的成形空腔并在此保持32s。

为了加速硬化，在射入2s之后将进入工具时压力为3.5bar，温度为160℃的热空气引导通过芯盒1，持续时长为30s。

在硬化阶段结束后，将芯盒1打开然后操纵推出件25。此时能够将硬化完成的型芯取走。

以前述方式进行的实际试验显示，在根据本发明的芯盒1中，能够在任意位置引入用于优化排气的缝隙式喷嘴。由此本发明实现了，在使用油来加热芯盒1时，也能够将该芯盒的靠模样板4，16以及其所承载的成形元件5，6，17，18与使用在所谓“冷盒方法”(Cold-Box-Verfahren)中的芯盒通常采用的方式完全一样地排布，在该方法中无须进行加热，而是通过由通入反应气体所引发的化学反应来进行硬化。

通过本发明所获得的成形自由度实现了，在芯盒1中制造的型芯的通过试验确定的，对于排出湿气至关重要的冷凝区域中引入额外的缝隙式喷嘴。通过这种对于芯盒通气/排气的优化能够在第一个优化环节之后就将热空气吹扫时间缩短5s，并由此将周期缩短5s。

附图标记说明

1 芯盒

2 上芯盒件

3 下芯盒件

4 上芯盒件2的靠模样板

5，6 上芯盒件2的塑形成形元件

7 上芯盒件2的密封板

8 上芯盒件2的加热板

9 上芯盒件2的加料板

10，11 栓销连接

12 加料板9的加料漏斗

13 加料口

14 栓销

15 下芯盒件的下部件框架

16 下芯盒件3的靠模样板

17，18 下芯盒件3的塑形成形元件

19 安装开口

20 缝隙式喷嘴

21 缝隙式喷嘴

22 下芯盒件3的密封板

23 下芯盒件3的加热板

24 顶出板

25 顶出件

26 加热板8朝向靠模样板4的面

27 加热板8的油道

28 油道27的流入口

29 油道27的流出口

30 加热板23的油道

Claims (8)

1.一种用于由通过热量引入加固的成形材料生产浇铸型芯的芯盒，其包括至少两个一起构成待生产浇铸型芯形状的芯盒件(2，3)和用于加热芯盒件(2，3)的加热装置，其中该加热装置具有至少一个与芯盒件(2，3)中的至少一个热接触并连接到油供应的油道(27，30)，该油供应向油道(27，30)中供应调温后的油来加热芯盒件(2，3)，其特征在于，芯盒件(2，3)中的至少一个分为具有待生产的浇铸型芯形状的靠模样板(4，16)和与该靠模样板(4，16)连接的加热板(8，23)，该加热板平面地在该靠模样板(4，16)上延伸并且在该加热板中设置有油道(27，30)。

2.根据权利要求1所述芯盒，其特征在于，所述加热板(8，23)由导热材料制成。

3.根据前述任一项权利要求所述芯盒，其特征在于，所述油道(27，30)成形于所述加热板(8，23)的材料中。

4.根据权利要求3所述芯盒，其特征在于，所述油道(27，30)以通道的形式成形于加热板(8，23)的与对应靠模样板(4，16)平行延伸的面(26)中。

5.根据权利要求4所述芯盒，其特征在于，所述油道(27，30)成形于加热板(8，23)朝向靠模样板(4，16)的面(26)中。

6.根据权利要求4或5所述芯盒，其特征在于，所述形成有油道(27，30)的加热板(8，23)的面(26)上有密封板(7，22)。

7.根据权利要求6所述芯盒，其特征在于，所述密封板(7，22)由导热材料制成。

8.根据前述任一项权利要求所述芯盒，其特征在于，所述靠模样板(4，16)、加热板(8，23)或者密封板(7，22)由具有至少40W/(m*K)的导热系数λ的材料制成。